Peut-on rêver d'une fusée nucléaire ? - Grand oral

Thèmes abordés

Moteur-fusée chimique, fusée nucléaire, gaz, systèmes de propulsion, loi de Newton, réacteur nucléaire, physique, Grand oral

Résumé du document

D'après L'Office of Nuclear Energy, l'agence américaine du département de l'énergie nucléaire, la NASA travaille activement en collaboration avec l'industrie et le gouvernement sur l'élaboration d'un moteur utilisant l'énergie nucléaire pour fonctionner. La propulsion nucléaire est dans le radar de la NASA depuis plus de 60 ans (projet NERVA par exemple), mais jamais aucun moteur de ce type n'a été utilisé.

Extraits

[...] Conclusion : Pour répondre à la question initialement posée, une fusée entièrement propulsée au nucléaire n'est pas envisageable, il est nécessaire d'utiliser des propulseurs chimiques pour le décollage à l'heure actuelle. Cependant, l'utilisation de cette méthode durant la mission est parfaitement envisageable et pour cause, la NASA prévoit de dévoiler un prototype de moteur à TNP d'ici 2025 pour ouvrir la voie à des missions habitées vers Mars pour la décennie 2030. Ainsi, ces nouvelles technologies semblent ouvrir la voie à une seconde ruée vers l'espace qui devrait cette fois être partagée entre entitée étatique et entreprises privées. [...]

[...] Ceux-ci utilisent une explosion contrôlée de gaz propulsés à travers une tuyère qui va permettre de créer une force de poussée vers le haut. La fusée peut alors décoller si la valeur de la force de poussée dépasse celle du poids. -->Mélange de 2 espèces chimiques : le combustible (ergole généralement) et le comburant (O2). 2 moyens de propulsion utilisent donc le même principe d'action réaction, mais les performances qu'il est possible d'en tirer et les ressources qu'il est nécessaire de mobiliser pour leur bon fonctionnement diffèrent grandement. Comment ça marche un moteur de fusée ? [...]

[...] Ainsi, ces moteurs sont plus lourds et coûtent plus cher. Donc les moteurs thermonucléaires pourraient permettre de réduire le coût des missions. Cependant TNP ne répondent pas au critère écologique, ils ne sont pas utilisés pour le lancement mais seulement une fois en orbite, car un dysfonctionnement pourrait engendrer une explosion nucléaire non contrôlée, ils sont donc lancés par des moteurs chimiques. -->Quelques chiffres : - Le projet TimberWood entre 1987 et 1992 visant à la construction d'un moteur TNP a coûté 139 millions de dollars mais à été lâché pour faute de sécurité. [...]

[...] Celui-ci est l'épicentre d'une réaction en chaîne de fission nucléaire contrôlée sur un matériau fissile tel l'uranium 235 ou le plutonium 239 par exemple. réaction de fission nucléaire se déroule ainsi : on projette un neutron sur un noyau instable fissile, il se scinde en 2 autres noyaux plus légers et en 2 ou 3 neutrons qui frappent d'autre noyaux provoquant une réaction en chaîne. -->Chaque fission génère de l'énergie thermique. Elle sert dans les centrales nucléaires classiques à chauffer de l'eau à ébullition dont la vapeur permet d'actionner des turbines qui font tourner un alternateur qui produit un courant électrique. [...]

[...] Ceux-ci sont également affectés durant leur mission par le rayonnement UV qu'ils reçoivent directement du soleil et dont les plus dangereux ne sont alors plus filtrés par la couche d'ozone, donc risque de cancer. plus, l'utilisation de moteurs thermo-nucléaire permettrait de limiter le coût de chaque mission : la durée de celles-ci serait divisée par 2 ce qui permettrait de réaliser des économies sur la quantité de dioxygène à emporter pour les besoins de l'équipage. De plus, avec un moteur chimiques, il faut emporter 2 réservoirs de gaz, le combustible, et le comburant. Il faut pouvoir respecter les triangle du feu dans l'espace où le comburant n'est pas présent. [...]